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第07版:科技创新·项目
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直接空气捕获 从空气中吸收二氧化碳
新材料从水中提取可再生能源
1亿摄氏度“燃烧”100秒 中国“人造太阳”将再冲新高
锯末制成的生物塑料可在三个月内完全降解
     
 
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2021 年 04 月 01 日 星期 放大 缩小 默认  

直接空气捕获 从空气中吸收二氧化碳

  “直接空气捕获(简称DAC)”工厂的工作就是吸收空气中的二氧化碳,以此缓解全球变暖的危机,它致力于捕获化石燃料的残留物——空气中的二氧化碳,并将其泵入被抽空的地下储库。

  从源头清除温室气体

  “直接空气捕获”的科学原理很简单,Carbon Engineering公司的系统是利用风扇,将二氧化碳含量为0.04%的空气经过滤器吸入氢氧化钾溶液中。氢氧化钾从空气中吸收二氧化碳后,溶液通过管道输送到另一个反应室,与氢氧化钙混合。氢氧化钙会吸收溶解的二氧化碳,形成小片的石灰石。将这些石灰石薄片筛掉之后,剩余物质被输送至分解炉进行加热,直到分解释放出可被捕获并储存的纯二氧化碳。在每个阶段,剩余的化学残留物都会在过程中被回收,形成一个封闭的、不断重复的反应,不产生任何废料。

  在全球碳排放持续上升的背景下,如果没有这样的干预措施,想要实现1.5摄氏度的气候目标将极为困难。帝国理工学院格兰瑟姆气候变化研究所的高级研究员阿杰伊·甘比尔说:“如果没有直接空气捕获,就可能发生各种各样难以预料的情况。”IPCC也确实提出了一些不依赖于直接空气捕获的气候稳定模型,但这些模型对于能源效率提高和人类行为改变意愿的假设都过于不切实际。

  面临巨大挑战

  但使用直接空气捕获这样的技术除碳,面临的挑战是巨大的。甘比尔发现,如果要追上目前全球二氧化碳排放(每年360亿吨)的步伐,就需要建造3万个大规模的直接空气捕获工厂,是今天世界上运行的燃煤电厂三倍还多。而每个直接空气捕获工厂的建设成本将高达5亿美元,总成本可高达15万亿美元。

  每一个这样的碳捕获设施都需要配备大量的溶剂来吸收二氧化碳。在一座足够大的直接空气捕获工厂中,如果捕获100亿吨二氧化碳,将需要大约400万吨氢氧化钾,这相当于全世界氢氧化钾年供应量的1.5倍。

  当数以千计的直接空气捕获工厂建成之后,其运行也需要大量的电力。如果这是一个每年吸收100亿吨二氧化碳的全球性产业,那么将消耗100艾焦(10~18焦耳)的能量,约占全球总能源的六分之一。这些能量中的大部分都用于将分解炉加热到大约800摄氏度,而这对单一电源而言要求太高,因此每个直接空气捕获工厂都需要配备燃气炉,以及现成的天然气来源。

  地球气候或可看到希望

  有人指出,目前直接空气捕获技术的吸引力很大程度上在于一种只存在于假想中的承诺,允许了人们继续过富碳生活的愿望。

  如果人们认为直接空气捕获将在中长期的未来出现,那么在短时期内,过量的排放就不会有所减少。如果直接空气捕获工厂的规模无法扩大,比如很难生产足够的吸附剂,或者吸附剂很快就会降解,这项技术就可能会变得更加棘手,成本也会比预期的更加高昂。即在某种意义上,如果短期内没有采取有效措施的话,地球的温度就注定会上升得更快。

  “我们需要在近期迅速减少排放,但与此同时,也要坚决发展直接空气捕获,以确定其能否在未来为我们服务。直接空气捕获是平衡碳预算的关键工具,能让我们今天还无法移除的碳在未来进行移除。”科学家表示,在寻求扩大直接空气捕获规模的同时,最重要的根本因素是证明大规模直接空气捕获是“可行的,也是负担得起并可用的”。如果最终取得成功,地球气候的未来可能就将看到希望。(本报综合)

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